كيفية قياس معدل إزالة النتروجين في معالجة مياه الصرف الصحي: دليل الخطوات-بواسطة-الخطوات

فهممعدل نزع النتروجينفي خزان الأكسجين أمر بالغ الأهمية لتحسين معالجة مياه الصرف الصحي، وضمان جودة النفايات السائلة، وحساب الصحيحجرعة مصدر الكربون. يشرح هذا الدليل الإجراء المعملي لقياس معدلات إزالة النتروجين باستخدام الحمأة المنشطة، بالإضافة إلى كيفية تطبيق النتائج في عمليات المصنع الحقيقية.

يحدد معدل نزع النتروجين كمية نترات النيتروجين (NO₃⁻-ن) يستهلكها جرام واحد من الحمأة في الساعة. العوامل المؤثرة على هذا المعدل تشمل:

درجة حرارة الماء

سن الحمأة

نوع مصدر الكربون

الحمأة النشاط الميكروبي

غالبًا ما تكون قيم التصميم نظرية (على سبيل المثال، 0.05 مجم NO₃⁻-N/g·h)، لكن معدلات التشغيل الفعلية قد تكون أقل بكثير (على سبيل المثال، 0.02 مجم NO₃⁻-N/g·h)، مما يجعل القياس الدقيق ضروريًاتحسين مصدر الكربون.

معدات المختبرات:

دورق مخروطي الشكل (250-500 مل) مزود بسدادات مطاطية

محرك مغناطيسي أو يدوي

الموقت

محاقن وزجاجات عينات سعة 50 مل

إعداد الترشيح (ورق الترشيح والقمع، أو جهاز التفريغ)

مقياس الطيف الضوئي لقياس النترات والنيتروجين

جهاز قياس الأكسجين المذاب المحمول (DO).

الكواشف:

نترات البوتاسيوم (درجة تحليلية)

مصدر الكربون: خلات الصوديوم أو الجلوكوز

عينة3-4 لتر من الحمأة المنشطةمننهاية خزان الأكسجين. لا تستخدم الحمأة من الخزانات الهوائية أو اللاهوائية.

نقل الحمأة إلى المختبرفي غضون 1 ساعة.

جمع عينات المياه المتدفقة والنفايات السائلة من خزان الأكسجين لقياسات النترات الأساسية.

نصيحة:تحتوي الحمأة الموجودة في نهاية خزان نقص الأكسجين على بكتيريا إزالة النتروجين المستقرة، مما يضمن بيانات موثوقة لمعدل إزالة النتروجين.

يقيسMLSS(أوMLVSSإن أمكن) باستخدام الطرق المخبرية القياسية.

صب الحمأة في دورق مخروطي الشكل، مع ترك ثلث الحجم للتحريك.

حرك مسبقًا- لمدة 30 دقيقة لإزالة بقايا نيتروجين النترات (التقليب المسبق-.

قياس طاف نترات النيتروجين؛ استمر في التحريك إذا ظلت المستويات مرتفعة.

تحضير أ-محلول نترات عالي التركيز(على سبيل المثال، 10 مجم NO₃⁻-N/mL).

أضف كمية كافية من محلول النترات للوصول30-40 ملغم/لتر من نترات النيتروجينفي القارورة.

يقلب على الفور ويأخذعينة زمنية صفرية-(0 دقيقة). تصفية وتسجيل.

خذ عينات إضافية كل 30 دقيقة: 30، 60، 90 دقيقة (اختياري 120 دقيقة). تصفية على الفور.

يحافظ علىانخفاض القيام (<0.1 mg/L)طوال التجربة. ضبط سرعة التحريك لتجنب إدخال الهواء.

ارسم تركيزات نيتروجين النترات عند نقاط أخذ العينات الأربع في جدول بيانات Excel -الوقت على المحور x- وتركيز نيتروجين النترات على المحور y-. في العادة، سيظهر-خط مستقيم مائل للأسفل. يمثل ميل هذا الخط المعدل الذي يتناقص به نيتروجين النترات بمرور الوقت، معبرًا عنه بالمجم NO₃⁻-N/(L·h). تقسيم هذا المنحدر بتركيز الحمأة (MLSS أو MLVSS) في القارورة للحصول على معدل نزع النتروجين المحدد.

على سبيل المثال: إذا كان MLSS للمحلول المختلط في الدورق هو 3500 مجم/لتر (3.5 جم/لتر)، وكان ميل انخفاض نيتروجين النترات هو 5.0 مجم/(لتر·h)، فإن معدل نزع النتروجين المحدد هو 5.0 ÷ 3.5=1.43 mg NO₃⁻-N/(g MLSS ·h). بالتحويل إلى MLVSS، إذا كانت نسبة MLVSS/MLSS هي 0.65، فإن معدل إزالة النتروجين بناءً على MLVSS هو 1.43 ÷ 0.65=2.2 mg/(g MLVSS·h). يتم التعبير عنها بالوحدات القياسية، وهي 2.2 جم NO₃⁻-N/(kg MLVSS·h).

في التشغيل الفعلي، يكون معدل نزع النتروجين الطبيعي هو 2-5 جم NO₃⁻-N/(kg MLVSS·h). تشير القيم الأقل من 2 إلى نشاط الحمأة الضعيف أو انخفاض درجة حرارة الماء، بينما تشير القيم الأعلى من 5 إلى الحمأة النشطة للغاية.

مثال:

MLSS=3،500 مجم / لتر (3.5 جم / لتر)

نقصان النترات=5 ملجم/(L·h)

معدل محدد=5 ÷ 3.5=1.43 mg NO₃⁻-N/(g MLSS·h)

MLVSS/MLSS=0.65 → المعدل=2.2 g NO₃⁻-N/(كجم MLVSS·h)

مرجع:تتراوح المعدلات الطبيعية من 2 إلى 5 جم NO₃⁻-N/(كجم MLVSS·h).

حساب مجموع الكائنات الحية الدقيقة النشطة في خزان الأكسجين:

إجمالي MLVSS (كجم)=MLVSS (جم/لتر)×حجم الخزان (م³)

اضرب بمعدل نزع النتروجين المقاس للحصول علىقدرة إزالة النترات اليومية(كجم / يوم).

قارن مع إزالة النترات المطلوبة (تركيز المدخل – التدفق المستهدف).

أضف مصدر الكربون لسد الفجوة:

خلات الصوديوم: 3.5-5 جم/جم NO₃⁻-N

الجلوكوز: 2.5-3.5 جم/جم NO₃⁻-N

مثال:

التدفق: 10,000 م3/ي، MLVSS: 2,500 مجم/لتر، سعة الخزان: 2,000 م3

إجمالي MLVSS: 5000 كجم

معدل إزالة النتروجين: 2.2 جم NO₃⁻-N/(كجم MLVSS·h) → إزالة 264 كجم/يوم

إذا لزم الأمر، إزالة أقل من 264 كجم/يوم ← أضف مصدر الكربون للوصول إلى الهدف.

تكون معدلات إزالة النتروجين أقل في الشتاء بسبب انخفاض النشاط الميكروبي.

إجراء التجارب فيالصيف (الحد الأقصى للمعدل)والشتاء (معدل الحد الأدنى).

استيفاء المعدلات المتوسطة لضبط جرعات مصدر الكربون على مدار العام.